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        礦井南翼回風(fēng)巷特大型三維立體相向貫通測(cè)量技術(shù)

        2020-03-26 07:40:04巴新偉
        世界有色金屬 2020年1期
        關(guān)鍵詞:施測(cè)整平基座

        巴新偉,邸 偉

        (山東微山縣留莊鎮(zhèn)新安煤業(yè)公司地測(cè)科,山東 濟(jì)寧 272000)

        貫通測(cè)量是礦山測(cè)量工作中最重要的工作,本項(xiàng)目主要研究7s基控導(dǎo)線周長(zhǎng)達(dá)到10300m的礦井南翼回風(fēng)巷實(shí)現(xiàn)順利貫通的測(cè)量技術(shù)問(wèn)題。

        1 礦井南翼回風(fēng)巷貫通測(cè)量工程概況

        礦井南翼回風(fēng)巷分為三段:從新安煤業(yè)公司新安井施工的上段、中段,從新源井施工的下段。

        1.1 施工巷道的用途

        (1)前期主要為礦井深部開(kāi)采回風(fēng)之用,解決礦井深部開(kāi)采風(fēng)量不足問(wèn)題。

        (2)滿(mǎn)足礦井深部降溫的管路敷設(shè)。

        (3)后期為該區(qū)域邊角塊段回采服務(wù)。

        1.2 貫通測(cè)量情況

        為實(shí)現(xiàn)礦井南翼回風(fēng)巷的順利貫通,需測(cè)設(shè)7s基控導(dǎo)線來(lái)進(jìn)行平面控制,并采用三角高程測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量結(jié)合來(lái)進(jìn)行高程控制。

        本次貫通需測(cè)閉合導(dǎo)線10300余米。屬于特大型貫通。

        2 采用的主要技術(shù)方法

        2.1 采用獨(dú)立坐標(biāo)技術(shù)

        礦井南翼回風(fēng)巷道兩頭的測(cè)量導(dǎo)線資料都是原15s級(jí)基控導(dǎo)線,其起始點(diǎn)都是原新安煤業(yè)公司南、北井貫通的7s基控點(diǎn)。其中南翼上段15s導(dǎo)線布設(shè)為由-300軌道大巷7s基控點(diǎn)起始經(jīng)31輔助采區(qū),測(cè)設(shè)到-392水平。南翼回風(fēng)巷下段由-360軌道大巷(也是南北井貫通的導(dǎo)線測(cè)量資料)測(cè)設(shè)15s導(dǎo)線,經(jīng)集中軌道下山,-430水平,-550水平車(chē)場(chǎng),至-650軌道下山,再至-650水平車(chē)場(chǎng),然后施工礦井南翼回風(fēng)巷下段。根據(jù)設(shè)計(jì),需要實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線周長(zhǎng)為10300余米的特大型貫通。有鑒于此,原15s級(jí)的導(dǎo)線已經(jīng)不能滿(mǎn)足礦井南翼回風(fēng)巷的貫通要求,準(zhǔn)備施測(cè)7s基控導(dǎo)線。由于原各個(gè)開(kāi)拓巷道年久失修,大部分導(dǎo)線點(diǎn)遭到破壞。在-300軌道大巷,只有固E-22-21一組殘存的7s基控導(dǎo)線點(diǎn)。經(jīng)過(guò)施測(cè)檢查,發(fā)現(xiàn)檢查角偏大,這樣兩條邊都不能作為方位起始邊,否則會(huì)導(dǎo)致巷道發(fā)生旋轉(zhuǎn),與原附近巷道就會(huì)產(chǎn)生大的相對(duì)位置關(guān)系的變化。

        經(jīng)過(guò)各方面因素綜合考慮,決定采取使用獨(dú)立坐標(biāo)法來(lái)布設(shè)和施測(cè)7s基控導(dǎo)線。具體情況見(jiàn)下圖。

        圖1 礦井南翼回風(fēng)巷特大型貫通測(cè)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)圖

        本方案只需要求起始點(diǎn)固E,的坐標(biāo)和高程,盡管可能有點(diǎn)誤差,精度偏低,但與原測(cè)的結(jié)果不會(huì)差的太大,能滿(mǎn)足本方案要求的精度。

        具體測(cè)量方案就是,在-300軌道大巷兩頭布設(shè)兩條陀螺邊,經(jīng)過(guò)施測(cè)7s基控導(dǎo)線,把固E點(diǎn)的坐標(biāo)和高程傳遞到兩條陀螺邊上。然后由兩頭的陀螺邊起始,分別向-392水平車(chē)場(chǎng)和-650水平車(chē)場(chǎng)測(cè)設(shè)7s基控導(dǎo)線,隨著礦井南翼回風(fēng)巷下段和上段的開(kāi)拓施工,進(jìn)行7s導(dǎo)線的跟測(cè),控制兩頭按設(shè)計(jì)方位施工。直至貫通。

        本技術(shù)只是為了實(shí)現(xiàn)礦井南翼回風(fēng)巷順利貫通而采取的方法,并不會(huì)用于采區(qū)控制等。其施測(cè)資料及計(jì)算結(jié)果獨(dú)立保存。

        2.2 采用三架法進(jìn)行三角高程測(cè)量法施測(cè)導(dǎo)線的技術(shù)

        測(cè)檢查角時(shí),需要前后覘標(biāo)和儀器同時(shí)整平對(duì)中,讀數(shù)完成后,若檢查角,檢查邊均合格,后視架腿前移,原儀器點(diǎn)架腿和基座不動(dòng),作為后視點(diǎn),原后視的棱鏡移到原儀器點(diǎn)的基座上,儀器移到原前視點(diǎn)基座上,這時(shí)只需把前視棱鏡和后視的架腿、基座搬移到新選前視點(diǎn)進(jìn)行整平(若需留點(diǎn),則需對(duì)中)。進(jìn)行水平角觀測(cè),往返邊長(zhǎng)觀測(cè),依次循環(huán)下去。從而達(dá)到井下首級(jí)平面控制和高程控制的目的。

        由三架法導(dǎo)線測(cè)量工作原理可以看出其特點(diǎn)和需注意事項(xiàng):

        (1)三架法可以大大地提高測(cè)量速度,因?yàn)槠錅p少了儀器對(duì)中和前后視覘標(biāo)對(duì)中的時(shí)間,只需要前視覘標(biāo)整平即可。從而減少井下占用、影響時(shí)間??焖偻瓿蓽y(cè)量任務(wù),減少了測(cè)量人員的工作量。

        (2)此技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中,為了避免意外事件的發(fā)生,導(dǎo)致儀器或棱鏡可能發(fā)生偏斜的情況,可以在底板留點(diǎn)。以備意外之需。

        (3)該技術(shù)減少了巷道風(fēng)大對(duì)儀器、覘標(biāo)對(duì)中的影響,既能提高速度,有能提高精度。

        (4)井下進(jìn)行三架法觀測(cè),最好三個(gè)架腿都用木質(zhì)架腿,因?yàn)槠浔蠕X合金架腿要重,穩(wěn)當(dāng),既能減少風(fēng)的影響,又能減少取,放棱鏡、儀器對(duì)其整平和中心的影響,從而確保測(cè)角,量邊的精度。

        (5)根據(jù)三架法的工作原理,在需要停測(cè)時(shí),則必須留一組導(dǎo)線點(diǎn),以作為下次觀測(cè)的檢查和起始。觀測(cè)中間,可以不留點(diǎn),但必須確保無(wú)意外的發(fā)生,否則會(huì)重頭測(cè)起,工作量太大。在進(jìn)行高程觀測(cè)時(shí),若不留點(diǎn),必須確定量?jī)x高,前后視棱鏡高的參考位置,要同一。

        2.3 四架法技術(shù)的嘗試

        四架法技術(shù)就是在用三架法進(jìn)行正常觀測(cè)的同時(shí),而由另兩人用第四個(gè)架腿和基座及覘標(biāo)在前方選點(diǎn)并進(jìn)行整平。三架法測(cè)量完后,前視直接把棱鏡放到最前整好的架腿上,一般不需要在整平,儀器前移到原前視點(diǎn)上,后視棱鏡移到原儀器點(diǎn)上。后視一人往前傳遞架腿的時(shí),導(dǎo)線測(cè)量同時(shí)進(jìn)行。前視兩人接到架腿和基座、覘標(biāo)后,往前選點(diǎn),整平。這樣測(cè)量和前視整平兩不耽誤。

        采用四架法測(cè)量,其特點(diǎn)有:

        (1)大大得提高了測(cè)量速度,大大減少了減少井下占用、影響時(shí)間。本技術(shù)統(tǒng)籌安排時(shí)間,通過(guò)平行作業(yè),減少了前視整平的時(shí)間對(duì)測(cè)量的影響,從而提高了工作效率。在工作緊任務(wù)重的情況下,該技術(shù)效果顯著。

        (2)需要四個(gè)架腿,這就需要人員充足。

        (3)需要四個(gè)基座,這就需要儀器、覘標(biāo)等能共用這四個(gè)基座,也即四個(gè)基座必須與儀器覘標(biāo)都得配套。

        (4)需要四個(gè)棱鏡覘標(biāo)。這四個(gè)覘標(biāo)必須和四個(gè)基座配套,與棱鏡也必須配套,否則,進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大的測(cè)量偏差,降低測(cè)量精度。

        2.4 加測(cè)陀螺邊技術(shù)

        (1)礦井南翼回風(fēng)巷基控導(dǎo)線周長(zhǎng)達(dá)到10300m,屬于特大型貫通。本項(xiàng)目進(jìn)行了不加測(cè)陀螺邊的貫通誤差預(yù)計(jì)和加測(cè)一定數(shù)量陀螺邊的貫通誤差預(yù)計(jì)。通過(guò)比較,不加測(cè)陀螺邊,在貫通水平重要方向上誤差限差達(dá)到700mm,加測(cè)四條陀螺邊,貫通水平重要方向上誤差限差達(dá)到230mm,精度提高了50%以上。

        (2)采用加測(cè)陀螺邊技術(shù),不但提高了測(cè)量精度,確保了貫通的準(zhǔn)確性,而且解決了本項(xiàng)目采區(qū)的第一個(gè)技術(shù)-----采用獨(dú)立坐標(biāo)系的問(wèn)題。通過(guò)加測(cè)陀螺邊,解決了只有起始點(diǎn)坐標(biāo)和高程而無(wú)起始方位的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解決是通過(guò)在起始點(diǎn)的兩側(cè)足夠遠(yuǎn)的位置加測(cè)陀螺邊,來(lái)控制與起始點(diǎn)相連接的導(dǎo)線邊的方位,從而實(shí)現(xiàn)起始點(diǎn)坐標(biāo)與高程向兩側(cè)的陀螺邊傳遞。

        (3)通過(guò)對(duì)加測(cè)陀螺邊的精度評(píng)定,得出本礦所使用的陀螺儀能達(dá)到本項(xiàng)目所需精度的要求。

        新安煤業(yè)公司地測(cè)科擁有一臺(tái)日本索佳廠生產(chǎn)的SET2X-GP1型陀螺全站儀,該儀器在井下工程使用中,性能穩(wěn)定,精度可靠。定向儀器常數(shù)的測(cè)定統(tǒng)一在新安煤業(yè)公司新安井工廣已知點(diǎn)廣1和廣2進(jìn)行。采用跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法觀測(cè),井上、井下各測(cè)2個(gè)測(cè)回。擺動(dòng)中值采用舒勒平均值法進(jìn)行計(jì)算。方位角計(jì)算后,對(duì)各邊施測(cè)情況進(jìn)行了精度評(píng)定如下表。

        表1 各邊施測(cè)精度評(píng)估表

        由表可以看出,本項(xiàng)目所使用陀螺儀非常穩(wěn)定,所測(cè)陀螺邊精度非常高。

        (4)貫通前加測(cè)陀螺邊后,施測(cè)7″基控導(dǎo)線方向附和差,滿(mǎn)足精度要求。其具體附和情況見(jiàn)下表。

        表2 陀螺邊固F-固D~陀螺邊固I-固H~N8-N9附和情況表

        由貫通前進(jìn)行的三段導(dǎo)線測(cè)量結(jié)果,看出陀螺邊固F-固D~陀螺邊固4-固5測(cè)段的方向附和差最大。主要原因是該測(cè)段各個(gè)巷道長(zhǎng)短不一,巷道坡度變化大,從0°~18°,且主要是上下山。這導(dǎo)致增加了測(cè)站數(shù),且導(dǎo)線邊長(zhǎng)小于60m的居多,最小的邊長(zhǎng)為21m,傾角過(guò)大等。所以測(cè)角精度有所降低。

        但所有的三段方向附和差均滿(mǎn)足限差要求。另一遍的結(jié)果與上表的幾乎一致。

        陀螺邊與2019年又施測(cè)一次,結(jié)果與第一遍相差不大。

        (5)帶有加測(cè)陀螺邊的兩遍測(cè)量資料精度評(píng)定如下表3。

        表3 帶有加測(cè)陀螺邊的兩遍測(cè)量資料精度評(píng)定表

        (6)由上三表可以看出,所測(cè)陀螺邊精度滿(mǎn)足貫通測(cè)量精度的要求,可以作為堅(jiān)強(qiáng)邊,來(lái)提高貫通測(cè)量精度。

        3 結(jié)論

        本項(xiàng)目創(chuàng)新性地采取的各項(xiàng)技術(shù)措施及方法確保了大型貫通測(cè)量的精度,保證了礦井南翼回風(fēng)巷這一特大型貫通的順利實(shí)現(xiàn)

        (1)貫通前各測(cè)段的測(cè)量結(jié)果的精度評(píng)定,見(jiàn)表4。

        表4 貫通前各測(cè)段的測(cè)量結(jié)果的精度評(píng)定表

        由上兩表可以看出,本方案采取的各項(xiàng)技術(shù)措施切實(shí)可行,貫通前的基控結(jié)果能夠達(dá)到井下平面和高程控制的精度,所測(cè)結(jié)果可用于來(lái)控制礦井南翼回風(fēng)巷施工的方向和坡度。

        (2)貫通后進(jìn)行了實(shí)際偏差測(cè)量和導(dǎo)線聯(lián)測(cè)。

        礦井南翼回風(fēng)巷于2019年9月24日晚上8點(diǎn)在礦井南翼回風(fēng)巷下段順利實(shí)現(xiàn)相向貫通。貫通后進(jìn)行了實(shí)際偏差測(cè)量和導(dǎo)線聯(lián)測(cè),結(jié)果如下:

        ①現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水平方向偏差為20MM,在豎直方向上無(wú)偏差。②導(dǎo)線聯(lián)測(cè)結(jié)果精度評(píng)定如下表5。

        表5 導(dǎo)線聯(lián)測(cè)結(jié)果精度評(píng)定表

        (3)本項(xiàng)目通過(guò)創(chuàng)新性地采用各種技術(shù)措施,解決了導(dǎo)線周長(zhǎng)超過(guò)萬(wàn)米的貫通測(cè)量中所遇到的各種問(wèn)題,各種難題,并且提高了測(cè)量速度,減少了井下占用時(shí)間,提高了工作效率,減少了工作量,同時(shí)減少了各項(xiàng)費(fèi)用等,確保了礦井南翼回風(fēng)巷的高精度貫通。

        (4)本項(xiàng)目采取的技術(shù)方法在類(lèi)似貫通工程中具有應(yīng)用借鑒價(jià)值。

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